孫霞
摘 要:板材沖壓成形是汽車鈑金件技術含量最高的加工技術,尤其是轎車車門內(nèi)板的沖壓成形技術要求非常高,加工成形比較困難,容易出現(xiàn)拉裂、暗裂缺陷,而且暗裂缺陷無法修復,會導致內(nèi)板直接報廢,很多整車制造廠都面臨著這一技術難題,為了解決這一問題,有必要對轎車車門內(nèi)板成形案例缺陷原因、影響因素進行全面分析,在此基礎上對各種沖壓車間一線解決方案進行實驗驗證,找尋一種無需改變模具結(jié)構(gòu),不會導致材料表面油污污染,也無需對加工工藝方法進行大規(guī)模改變的新工藝,徹底解決轎車車門內(nèi)板成形暗裂缺陷問題,降低沖壓加工廢品率。
關鍵詞:沖壓成形;暗裂;缺陷;預防;對策
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.035
1 沖壓成形暗裂缺陷
1.1 汽車加工質(zhì)量問題
近些年國家汽車工業(yè)快速發(fā)展,國產(chǎn)汽車品牌更加豐富,國際優(yōu)秀汽車品牌也紛紛在國內(nèi)投資建廠,消費者在購買汽車產(chǎn)品時可供選擇的車型更多,消費者在關注價格的同時,也更關心汽車的品質(zhì)、品牌口碑和質(zhì)量問題。車身鈑金件的質(zhì)量以及沖壓產(chǎn)品質(zhì)量直接影響汽車的整體質(zhì)量和外觀表現(xiàn),是汽車制造質(zhì)量控制的關鍵內(nèi)容,沖壓成形是汽車整車制造工藝的核心,沖壓缺陷不僅會導致現(xiàn)場操作人員勞動量增加,也會產(chǎn)生暗裂等不可修復質(zhì)量問題,導致內(nèi)板直接報廢,增加了制造成本,也影響了整車的外觀與內(nèi)在質(zhì)量。
1.2 鈑金沖壓加工
汽車車身鈑金件沖壓成形過程主要涉及到材料選擇、材料制備、工藝設計、模具設計制造、成形加工以及后續(xù)處理等幾個關鍵環(huán)節(jié),成形工藝是其中的核心,轎車車門內(nèi)板沖壓成形需要經(jīng)過沖裁、彎曲、拉延、翻邊、剪切等多個環(huán)節(jié),塑板成形非常復雜,生產(chǎn)實踐中要進行多次試驗,才能夠確定最優(yōu)工序組合和最佳工藝參數(shù)。影響轎車車門內(nèi)板沖壓成形質(zhì)量的影響因素也非常復雜,沖壓件材質(zhì)、成形工藝均會影響最終成形質(zhì)量,材質(zhì)選擇不當,加工工藝不當,模具設計不合理都有可能導致轎車車門內(nèi)板出現(xiàn)拉裂、暗裂等缺陷,而且汽車車身鈑金件沖壓成形工藝流程非常復雜,多個不同的工序和參數(shù)之間相互影響互相約束,工序設計與控制難度都很高,導致沖壓成形過程中容易出現(xiàn)各種缺陷并且難以徹底糾正。
1.3 沖壓加工暗裂缺陷
轎車車門內(nèi)板的暗裂缺陷一般在沖壓成形加工過程中出現(xiàn),當內(nèi)板結(jié)構(gòu)某一部分因為結(jié)構(gòu)設計需求,需要進行大的拉伸或彎曲時,可能導致該位置流動性下降,拉伸過程中在拉應力作用下,拉伸變形拉應力超過了開裂位置材料實際抗拉極限,就會導致材料厚度下降變薄失穩(wěn),當材料變薄率超過材料允許最大變薄率,就會發(fā)生斷裂。轎車是承載式車身結(jié)構(gòu),對鈑金件的強度以及剛度都提出了一定要求,如果轎車鈑金件強度和剛度不足,汽車行駛過程中就可能出現(xiàn)共振現(xiàn)象,發(fā)出很大的噪音,影響行車舒適性,也縮短了車身鈑金件的使用壽命。如果轎車車門內(nèi)板上的暗裂不能及時發(fā)現(xiàn),將會給整車留下嚴重的質(zhì)量和安全隱患,轎車行駛過程中,受到顛簸、振動作用的影響,內(nèi)板承受較大的拉應力,就可能導致暗裂區(qū)域開裂,導致內(nèi)板強度和剛度的顯著下降,影響車輛外觀和行駛安全性。
2 轎車車門內(nèi)板沖壓成形暗裂預防與處置對策
2.1 加工工藝與模具參數(shù)調(diào)整
轎車車門內(nèi)板沖壓成形開裂與暗裂缺陷的主要原因是沖壓加工拉伸變形過程中,材料承受的實際拉應力超過了開裂位置材料的抗拉極限,出現(xiàn)這種情況,主要原因是加工工藝不當和模具結(jié)構(gòu)不合理,導致轎車車門內(nèi)板局部變形區(qū)材料塑性變形超限,因此轎車車門內(nèi)板沖壓成形暗裂傷可以通過加工工藝和沖壓模具的調(diào)整來有效避免,通過改善板材成形過程中的應力狀態(tài)或者調(diào)整模具參數(shù)、選擇韌性與抗拉性能更好的材料來有效預防??芍I車車門內(nèi)板沖壓成形暗裂的預防可以從以下幾個方面入手:
(1)沖壓成形板料壓料力。降低沖壓成形板料壓料力,可以有效防止局部拉應力超過材料實際抗拉極限,防止發(fā)生暗裂。
(2)模具拉伸間隙調(diào)整??梢詫δ>甙寄:屯鼓Vg的拉伸間隙進行適當調(diào)整,增加間隙,并提高間隙的均勻度,從而有效防止模具間隙不均勻引起的局部拉應力過高。
(3)模具凹模圓角半徑調(diào)整。模具凹模圓角過大,會導致局部材料過分拉伸,可能導致材料暗裂,因此需要適當增加模具凹模的圓角半徑,避免材料過度彎曲。
(4)模具相對位置和毛坯尺寸形狀。要對模具凹模和凸模位置進行適當調(diào)整,同時改變毛坯尺寸形狀,尺寸不能太大,形狀不能過度尖銳。
2.2 沖壓成形流動性問題解決
(1)暗裂檢查與原因分析。拉裂可以直接用眼睛觀察,陰性暗裂無法直接肉眼觀測,油石推也只能檢查表面問題,因此生產(chǎn)車間普遍使用光照法檢查暗裂,使用光照照射可能出現(xiàn)暗裂的部位,并根據(jù)光的反射以及暗影情況確定是否有隱形暗裂。生產(chǎn)實踐證明,板材沖壓成形,拉裂現(xiàn)象比較嚴重,壓料力、模具拉伸間隙調(diào)整都不能有效解決,則可以明確拉裂是模具結(jié)構(gòu)設計不合理導致的,應該從模具結(jié)構(gòu)設計和參數(shù)修改調(diào)整等方面入手解決,一般需要修改調(diào)整的重要參數(shù)主要有拉伸間隙、凹模凸模圓角半徑等。而如果加工過程中沒有出現(xiàn)嚴重頻繁的拉裂,只有少量暗裂現(xiàn)象,則表明模具結(jié)構(gòu)設計比較合理,沖壓成形方法也基本正確,材質(zhì)選擇也符合要求,少量暗裂可能是沖壓成形流動性問題導致的,需要從調(diào)整壓料力和沖壓材料表面拉延油使用等方面入手解決。
(2)解決方法。壓料力過大,會影響板料沖壓成形的流動性,而在不會引起疊料缺陷的前提下適當降低壓料力,則能夠有效增加材料流動性,但是反復試驗發(fā)現(xiàn)效果并不明顯,不適于生產(chǎn)一線應用。相比之下,在沖壓材料表面涂抹拉延油,則能夠有效消除暗裂,涂抹拉延油能夠顯著增強材料的流動性,在有效消除暗裂的同時,還能夠改善工件表面質(zhì)量,同時也增強了材料防銹能力,但是這種方法會導致內(nèi)板表面出現(xiàn)油污問題,影響后續(xù)的焊接與涂裝操作。這種情況下,本次研究給出一種沖壓前在板材表面覆蓋塑料薄膜的方法,沖壓過程中塑料薄膜能夠發(fā)揮潤滑油的作用,而不會引起油污問題,綜合效果比較理想。
3 結(jié)語
分析了轎車車門內(nèi)板沖壓成形加工暗裂缺陷的成因和危害,在此基礎上,提出了一種覆蓋塑料薄膜沖壓預防暗裂的可行方法,經(jīng)過流水作業(yè)證明經(jīng)濟可行。
參考文獻:
[1]包向軍,蔣宏范,何丹農(nóng),李從心,程驚雷,蔣鏡煜.轎車車門內(nèi)板沖壓成形計算機仿真[J].金屬成形工藝,2000(04).endprint